ISO 10304-1 / EPA 300 konforme Methode für die Umwelt- und Wasseranalytik
Viele Länder und Regionen legen Standardwerte für allgemeine anorganische Anionen wie Fluorid-, Chlorid-, Nitrat-, Nitrit- und Sulfationen fest, um die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen von Umwelt- und Trinkwasser zu minimieren.
Zur Quantifizierung dieser anorganischen Anionen wird im Allgemeinen ein Ionenchromatograph mit Suppressor verwendet. In den Vereinigten Staaten spezifizieren die Methoden 300.0 und 300.1 der Environmental Protection Agency (EPA) die Analysemethode für anorganische Anionen in Wasser durch Ionenchromatographie (IC).
Bei der Ionenchromatographie mit Anionen Suppressor wird die Leistungsfähigkeit des Leitfähigkeitsdetektors erhöht, indem die für die Trennung notwendigen und unverzichtbaren Natriumionen im Elutionsmittel vor dem Nachweis der Zielanionen durch Wasserstoffionen ersetzt werden.
In diesem Artikel wurde eine EPA 300-konforme quantitative Analyse der 7 anorganischen Anionen in verschiedenen Arten von Wasserproben unter Verwendung eines HIC-ESP durchgeführt, bei der es sich um das neue Ionenchromatographiesystem von Shimadzu handelt, das mit einem Elektrodialyse-Typ-Suppressor ausgestattet ist.
Analytische Bedingungen
Abb. 1 zeigt die Ergebnisse, wenn eine 50 μL gemischte Standardprobe der 7 in der EPA 300 vorgeschriebenen Anionen injiziert wurde. Tabelle 1 zeigen die analytischen Bedingungen.
Tabelle 1: Analytische Bedingungen
| Säule | Shim-pack™ IC-SA2 (250 mmL. × 4.0 mmI.D.) |
| Mobile Phase | 1.8 mmol/L Natriumcarbonat; 1.7 mmol/L Natriumhydrogencarbonat |
| Flussrate | 1.0 mL/min |
| Säulentemp. | 40°C |
| Injektionsvolumen | 50 μL |
| Detektor | Leitfähigkeitsdetektor |
Linearität und Nachweisgrenze
Nach der EPA-Methode 300 ist eine erweiterte Bestätigung der Linearität, der Nachweisgrenze, der Wiederfindungsrate und der Wiederholbarkeit für die Bewertung der Analysemethode und der Systemleistung erforderlich.
Für die Nachweisgrenze wurde in Übereinstimmung mit dem in Methode 300 beschriebenen Verfahren eine MDL-Standardprobe (Method Detection Limit) vorbereitet, 7 kontinuierliche Analysen wurden durchgeführt und die MDL als (t) × (S) berechnet. Dabei bedeutet t den t-Wert für das 99%ige Konfidenzniveau (Student’s t-Wert im t-Test; bei 7 kontinuierlichen Analysen t = 3,14) und S die Standardabweichung von 7 kontinuierlichen Analysen.
Tabelle 2 zeigt den linearen Bereich der Kalibrationskurve, die MDL-Standardkonzentration und die berechnete MDL. Abb. 2 zeigt die Kalibrierkurven aller Anionen.
Tabelle 2: Linearer Bereich der Kalibration, Linearität, MDL-Standard und MDL
| Komponent | Bereich der Kalibrierkurve (mg/L) | Korrelationskoeffizient (r2) | MDL-Standard-Konzentration (μg/L) | MDL (μg/L) |
|---|---|---|---|---|
| F | 0,05 - 20 | 0,9999 | 10 | 3,31 |
| Cl | 0,1 - 100 | 0,9992 | 5 | 2,05 |
| NO2 | 0,05 - 20 | 0,9995 | 20 | 1,49 |
| Br | 0,05 - 20 | 0,9989 | 20 | 3,3 |
| NO3 | 0,05 - 20 | 0,9991 | 20 | 2,69 |
| PO4 | 0,05 - 20 | 0,9995 | 50 | 14,38 |
| SO4 | 0,05 - 20 | 0,9992 | 20 | 3,63 |
Abb. 2 Kalibrationskurven von 7 Anionen in der EPA-Methode 300
Reproduzierbarkeit und Genauigkeit
Die Reproduzierbarkeit von Retiontionszeit und Peakfläche wurde durch Verwendung einer gemischten Standardprobe mit 10 mg/L jedes Ions überprüft. Um gleichzeitig auch die tägliche Wiederholbarkeit zu überprüfen, wurde der Test über einen Zeitraum von 4 Tagen durchgeführt.
Die Reproduzierbarkeit von Retiontionszeit und Peakfläche wurde anhand der Ergebnisse von 5 kontinuierlichen Analysen, jeweils eine pro Tag, verifiziert. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse für den ersten und vierten Tag. Die Ergebnisse zeigen eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Retentionszeiten und Peakflächen aller Komponenten während der Testperiode.
Tabelle 3: Reproduzierbarkeit von Retentionszeit und Peakfläche während der Aufbewahrung (Tag-zu-Tab Stabilität)
| 1. Tag | 1. Tag | 4. Tag | 4. Tag | |
|---|---|---|---|---|
| Komponente | Retentionszeit (%RSD) | Peakfläche (%RSD) | Retentionszeit (%RSD) | Peakfläche (%RSD) |
| F | 0,06 | 0,07 | 0,12 | 0,72 |
| Cl | 0,06 | 0,07 | 0,15 | 0,78 |
| NO2 | 0,06 | 0,14 | 0,18 | 0,70 |
| Br | 0,07 | 0,24 | 0,20 | 0,75 |
| NO3 | 0,08 | 0,20 | 0,22 | 0,97 |
| PO4 | 0,15 | 0,25 | 0,24 | 0,64 |
| SO4 | 0,13 | 0,18 | 0,30 | 0,63 |
Um die Genauigkeit zu bestimmen, wurden Reinstwasser (DI) und Leitungswasser nach Standard-Spiking mit einer Konzentration von 2 mg/L jedes Anions ausgewertet. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse. Aus den verschiedenen Wasserproben wurden zufriedenstellende Wiederfindungsraten erzielt.
Tabelle 4: Rückgewinnungsraten von Leer- und Leitungswasser
| Komponente | Spike-Konzentration (mg/L) | Wiederfindungsrate (%) | Wiederfindungsrate (%) |
|---|---|---|---|
| Ultrareines Wasser | Leitungswasser | ||
| F | 2,0 | 93,9 | 99,4 |
| Cl | 2,0 | 94,0 | 96,2 |
| NO2 | 2,0 | 96,1 | 95,2 |
| Br | 2,0 | 97,1 | 91,2 |
| NO3 | 2,0 | 98,0 | 106,0 |
| PO4 | 2,0 | 98,4 | 103,0 |
| SO4 | 2,0 | 98,3 | 92,6 |
Analyse von Proben
Abb. 3 zeigt die Chromatogramme von drei Arten von Wasserproben, und Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Quantifizierung.
Table 5: Results of Quantitation of Anions in Water Samples
| Komponente | Konzentration (mg/L) | Konzentration (mg/L) | Konzentration (mg/L) |
|---|---|---|---|
| PET-Flaschenwasser | Wasserbehälter-Wasser | Leitungswasser | |
| F | 0,08 | 0,50 | 0,64 |
| Cl | 12,99 | 41,06 | 39,69 |
| NO2 | N.D. | 0,25 | N.D. |
| Br | 0,27 | 0,39 | 0,36 |
| NO3 | 2,66 | 8,93 | 8,87 |
| PO4 | N.D. | N.D. | N.D. |
| SO4 | 25,88 | 15,95 | 15,37 |
Die in den Chromatogrammen bei ca. 2,5 min festgestellten negativen Peaks werden als Waterdip bezeichnet und stammen aus dem Wasser in der injizierten Probe. Unter diesen Bedingungen wurde eine zufriedenstellende Trennung zwischen diesem Peak und dem Fluorid-Peak, der eine kurze Retentionszeit aufweist, erzielt, was zeigt, dass eine hohe Quantifizierungsgenauigkeit möglich ist.
* Die Proben wurden in den Vereinigten Staaten entnommen und die Analyse wurde in den Vereinigten Staaten durchgeführt.
Fazit
Die EPA 300-konforme Analyse anorganischer Anionen mit hoher Empfindlichkeit und hoher Zuverlässigkeit ist mit dem Shimadzu HIC-ESP Ionenchromatographie System möglich.
